Разработка программы управления промышленным роботом на базе контроллера SIMATIC S5 фирмы SIEMENS

Министерство образования Украины

Одесский государственный политехнический университет

Кафедра автоматики и управления в технических системах

Курсовая работа

по дисциплине "Локальные системы автоматики"

"Разработка программы управления промышленным роботом на базе контроллера SIMATIC S5 фирмы SIEMENS"

Выполнил: Лозанов В.В

Группа: ЗАТ-961

Курс: 5

Шифр: 960277

Принял: Денисенко Т.А

Оценка:______________

2000

Содержание

1. Введение 3

2. Постановка задачи 4

3.Выбор программируемого контроллера 7

3.1 Выбор технических средств 7

3.2 Архитектура контроллера S5-100U 8

3.3 Технические характеристики контроллера S5-100U 8

3.4 Выбор датчиков, определяющих длину детали 9

4. Разработка и написание программы управления 11

4.1. Разработка структуры системы управления 11

4.2 Функциональная блок-схема алгоритма управления промышленным роботом 12

4.3 Присвоение адресов 13

4.4 Алгоритмическое представление программы 14

4.5 Представление программы управления роботом-манипулятором в релейно-контактном виде 20

4.6 Представление программы управления роботом-манипулятором в виде функциональной схемы 24

4.7 Представление программы управления роботом-манипулятором в виде последовательности команд 28

5. Список литературы 32

1. Введение

Цель данной курсовой работы – разработать программу управления манипулятором, основной функцией которого является транспортировка деталей от конвейера к таре.

Манипулятор – это управляемое устройство или робот для выполнения двигательных функций, аналогичным функциям человеческой руки при перемещении объектов в про-странстве, оснащенное рабочим органом. Манипулятор состоит из звеньев, соединенных ме-жду собой подвижными кинематическими парами. Последние движутся по определенной программе с помощью управляемых приводов. В курсовой работе управление приводами бу-дет осуществляться по сигналам, поступающим с конечных датчиков, которые фиксируют момент перемещения или поворот в начальное положение и предельное положение. Для ор-ганизации каждого из движений в двух направлениях используется по два исполнительных механизма. В реальной ситуации эту операцию может осуществлять один реверсивный при-вод, снабженный для организации перемещений двумя контактными и бесконтактными пус-кателями. В курсовой работе рабочий орган представляет собой схват, который обеспечивает захват и отпускание объекта за счет двух исполнительных механизмов (ИМ).

Манипуляционная система промышленных роботов и их двигательные возможности определяются видом и расположением кинематических пар. Выбор конкретного варианта кинематической схемы манипуляционной системы определяется конкретным условием и требованием. Эта схема должна обеспечивать достаточную степень универсальности функ-ционирования робота с учетом операций, которые ему предстоит выполнять во внешней сре-де. Для выполнения транспортных операций без ориентации объекта достаточно сочетания трех кинематических пар.

Система управления манипулятором представляет собой контроллер Simatic S5 с про-граммой пользователя. На первом этапе проектирования следует сопоставить входные и вы-ходные величины, которые необходимы для управления манипулятором. После составления общей схемы и присваивания адресов соответствующим входам и выходам, составляют ал-горитмическое представление программы, а затем переходят к непосредственному ее напи-санию.

2. Постановка задачи

Манипулятор состоит из четырех кинематических пар (КП): вращательная S1, два из-гиба S2 и S3, и перемещение S4. Манипулятор снабжен рабочим органом, представляющим собой схват. По конвейеру идет поток деталей двух видов. Задача манипулятора – транспор-тировка деталей 1 и 2 типа в соответствующие им тары. Для управления манипулятором по заданной траектории каждая кинематическая пара снабжена двумя исполнительными меха-низмами ИМ (для движения в двух направлениях) и двумя датчиками (конечными выключа-телями КВ начального и предельного положения).

Следует написать программу управления манипулятором на языке STEP 5 и преду-смотреть следующее:

1.По кнопке "ПУСК" схват из начального положения перемещается по заданной тра-ектории к конвейеру (точка А на траектории), где он:

1.1 Задерживается на время сек.

1.2 Захватывает деталь, и в зависимости от ее типа транспортирует ее в соответст-вующую тару (точки Е и Д на траектории). Для определения типа деталей на кон-вейере установлены фотодатчики. Из-за различной длины деталь 1 типа перекры-вает один фотодатчик, деталь 2 типа – два фотодатчика.

1.3 Открывается.

1.4 Задерживается над тарой на 0,07 сек

1.5 Перемещается обратно к конвейеру, далее п.п. с 1.1 повторяются.

2.По кнопке "СТОП" манипулятор останавливается.

3.При переполнении тары хотя бы одного типа деталей на контроллер передается ко-манда соответственно "Сменить тару 1" или "Сменить тару 2", по этой команде мани-пулятор переходит в начальное состояние (т.е. срабатывают КВ начального положе-ния всех кинематических пар), и останавливается. При смене тары оператор с пульта управления передает команду "Тара 1 сменена" или "Тара 2 сменена", по которой ма-нипулятор повторяет действия с пункта1.

Управление работой манипулятора осуществляется с операторской панели. На панели помещены следующие кнопки и индикаторы выходных сигналов:

Рис.1

Манипулятор начинает работу, если нажата кнопка "ПУСК". При этом последова-тельно поступают команды на исполнительные механизмы и учитывают положение КВ. ма-нипулятор перемещается по заданной траектории. При нажатии оператором кнопки "СТОП" манипулятор останавливается. При переполнении тары деталей 1 и 2 на панели обслужива-ния включается индикатор "Сменить тару 1" или "Сменить тару 2" соответственно, по этому сигналу манипулятор перемещается в начальное положение и ждет нажатия оператором кнопки "Тара 1 сменена" или "Тара 2 сменена" соответственно.

2.1 Представление кинематической схемы манипулятора

Кинематическая структура рабочих органов манипулятора имеет вид:

Манипулятор состоит из четырех кинематических пар: вращательной S1, изгибов S2 и S3, перемещения S4 и схвата S5.

При проектировании программы будем использовать данные 7 варианта:

N вар Траектория Нач. положение , сек

, сек

Кол-во деталей 1 Кол-во деталей 2

7 2 В 0,7 0,07 11 19

Соответствующая траектория манипулятора представлена на рис. 3

Рис. 3

Отрезок АВ – в перемещении участвует КП S3 (изгиб)

Отрезок ВС – в перемещении участвует КП S2 (изгиб)

Отрезок CD – в перемещении участвует КП S4 (перемещение)

Отрезок DE – в перемещении участвует КП S1 (вращение)

Любую n-ю КП манипулятора можно перемещать от конвейера к таре с помощью ИМn-1 и от тары к конвейеру с помощью ИМn-2. Два КВ отвечают за то, чтобы ИМ выключался, если КП достигла по траектории своего предельного положения (т.е. сигнал с КВn-2) и включался, если пришел сигнал, позволяющий начать перемещение и при этом КПn в начальном положении (т.е. сигнал с КВn-1).

3.Выбор программируемого контроллера

3.1 Выбор технических средств

Программируемый контроллер S5-100U является модульным малым устройством управления для экономичных решений простых и средних задач автоматизации.

Программируемый контроллер S5-100U состоит из:

- центрального модуля

- шинных модулей

- периферийных модулей, которые крепятся на шинные модули

- блока питания

- модулей подключения

Центральные модули, шинные модули, блоки питания и модули подключения крепят-ся непосредственно на стандартную профильную шину.

Периферийные модули крепятся на стандартную профильную шину через шинные модули. На четырех стандартных профильных шинах можно разместить максимально 32 периферийных модуля.

Периферийными модулями являются:

- модуля цифрового ввода-вывода

- модуля аналогового ввода-вывода

- модули подключения датчиков и исполнительных устройств для работы во взры-воопасных помещениях

- модули предварительной обработки сигналов

- специальные модули внешних таймеров

- модули диагностики для контроля периферийной шины контроллера

- модули имитации для проверки программ

- интеллектуальные модули для быстропротекающих процессов предварительной обработки

3.2 Архитектура контроллера S5-100U